Nat Commun：一种超快焦耳热闪蒸技术相控合成的过渡金属碳化物纳米晶

Nanoyu

2022-01-11

纳米碳化物增强了超强陶瓷的性能，并显示出作为高性能催化剂的出色活性。传统的合成碳化物的长时间渗碳方法存在表面结焦、粒度大、物相不可控等问题。

基于此，莱斯大学James M. Tour，Yufeng Zhao报道了开发了超快焦耳热闪蒸技术(FJH)方法，成功在1秒内合成无焦相控的碳化物纳米晶。

文章要点

1）毫秒级的电流脉冲通过前驱体，使样品达到超高温(>3000 K)，然后迅速冷却到室温(>104 K s⁻¹)。基于此，研究人员成功合成了TiC、ZrC、HFC、VC、NBC、TaC、Cr₂C₃、MoC、W₂C等13种重要元素碳化物和B₄C、SiC共价碳化物，表现出良好的通用性。

2）通过控制FJH脉冲电压，研究人员选择性地合成了热力学稳定的β-Mo₂C、亚稳态α-MoCl_1-x和η-MoCl_1-x等相纯碳化钼，显示了协同电热过程的相工程性能。

3）研究人员发现钼碳化物的析氢（HET）性能与其相有关。β-Mo₂C具有最好的HER性能，过电位为-220 mV，塔菲尔斜率为68 mV dec⁻¹，具有出色的耐用性。

4）这种碳化物快速合成方法可实现低成本、批量生产纳米碳化物，电能仅为2.2~8.6 kJ g⁻¹。

参考文献

Deng, B., Wang, Z., Chen, W. et al. Phase controlled synthesis of transition metal carbide nanocrystals by ultrafast flash Joule heating. Nat Commun 13, 262 (2022)

DOI：10.1038/s41467-021-27878-1

https://doi.org/10.1038/s41467-021-27878-1